Adhesives - adhesives

Japanese: 接着剤 - せっちゃくざい（英語表記）adhesives

A material used to attach the same or many different solid objects together. Since ancient times, methods of attaching objects together have included tying with string or rope, cutting and fitting tenons, hammering in nails, and gluing. Of these, gluing marks the beginning of adhesion with adhesives. The word adhesion first appeared in Japan in the Kosei Shinpen, translated by Udagawa Yoan.

[Hiroshi Kakiuchi]

History

It seems that gluing has been practiced since 4000 BC in China and 3000 BC in Egypt. The adhesives used at that time included glue and coagulated milk. It is also thought that lacquer was used in China.

In Japan, bows glued with lacquer have been discovered in ancient tombs. During the Hakuho and Tenpyo periods (7th to 8th centuries), wheat gluten paste was used to finish textiles. Rice paste first appeared in literature later, in the Engishiki, written in the mid-Heian period. Other materials used included pine resin and plaster, but it was by the mid-Edo period that starch paste became widespread. However, the modern industrialization of adhesion, the original practice of bonding solid objects together, began with the wood adhesive industry, and Japan's first plywood factory was established in 1907 (Meiji 40). The adhesive used at that time was likely protein-based.

The manufacture of adhesives became a viable chemical industry after the development of the synthetic polymer industry, which produced products such as phenolic resin and urea resin. In particular, after World War II, synthetic compounds such as vinyl, synthetic rubber, urethane, epoxy, and cyanoacrylate began to appear as strong adhesives.

[Hiroshi Kakiuchi]

The bonding process

Adhesion is "the phenomenon in which an adhesive bonds the contact surfaces of similar or dissimilar objects." When applying adhesive between two objects to bond them together, a complex process takes place. There are several conditions that must be met in order for complete adhesion to occur. In summary, the following are the main points:

(1) What is the surface condition of the object (adherend) to be bonded?

(2) The adhesive to be applied must be liquid to enable full contact with the surface of the substrate, and the viscosity of the liquid must be high or low.

(3) The presence or absence of chemical affinity between the surface material of the adherend and the adhesive molecules.

(4) Completion by hardening of the adhesive layer. This involves a mixture of physical and chemical reactions.

The problem with (1) is that even if the surface of an object appears smooth when the adhesive is applied, close inspection reveals bumps and cracks, and the liquid applied to the surface may flow into and harden, bonding the object in a way that resembles an anchor being caught on the surface. This effect is called the anchor effect.

The properties of solid surfaces, especially metal surfaces, are different from those of the interior of the metal. In solid metals, metal cations that have lost some valence electrons form a crystal lattice and are arranged, and the electrons corresponding to these cations become free electrons and move freely within the metal. This makes the metal conductive, and electricity flows when a voltage is applied. Therefore, the internal structure of a metal is relatively undirectional and there is no bias in the electrons, but the atoms on the metal surface are in a high-energy state (a state in which chemical reactions are likely to occur) because half of the surrounding electrons have been removed, and therefore they combine with oxygen in the air to form an oxide film. Metal surfaces are always covered with an oxide film, which absorbs moisture and gases. They can also be contaminated by oils, so surface preparation is necessary as a pretreatment for adhesion. Common surface preparation methods are mechanical polishing with sandpaper or abrasive cloth, and cleaning with solvents such as trichloroethylene and acetone.

(2) Regarding viscosity, when two plates are sandwiched between them and pressed firmly together to bond them together, a low-viscosity liquid is easy. When trying to separate them, a high-viscosity liquid is difficult. Considering this point of view alone, the most advantageous adhesives are those that have a low viscosity when pressed together to bond, and whose viscosity increases after bonding due to chemical reactions or thickening caused by the evaporation or absorption of solvents. This viewpoint is mechanical, and affinity at the interface plays a major role in actual adhesion.

The interfacial affinity in (3) means that the adhesive in liquid form wets the surface of the adherend. When bonding, sufficient wetting is required. This wetting at the interface is related to the difference in surface tension between the adhesive L and the adherend C. In other words, if the surface tension of the adhesive is gamma-el γ _L and that of the adherend is γ _C , then if the relationship γ _C ≧ γ _L holds, the adherend will be wet by the adhesive, and the smaller the surface tension of the adhesive, the better the wetting.

Metal surfaces are more easily wetted by water than by epoxy resin or polyvinyl chloride. This fact can also be seen in the fact that if metal plates bonded with epoxy resin are immersed in water for a long period of time, water molecules will penetrate the adhesive interface and the bond will eventually come apart. Of course, this is not the case if some method is used to prevent water from penetrating the adhesive interface.

Once the surface of the adherend is sufficiently wetted, the molecules of the adherend and the molecules of the adhesive bond together to form an adhesion, so the chemical structure of the adhesive naturally has a large effect on the adhesive strength. It is believed that the bonds between the adhesive and the adherend are formed by covalent bonds, ionic bonds, hydrogen bonds, dipole-dipole forces, dispersion forces, etc. However, in the case of adhesives, there are actually very few chemical bonds formed by covalent bonds or ionic bonds, so in actual adhesion, so-called intermolecular forces such as dipole-dipole forces are an important factor. A term that is used in practical terms to refer to these intermolecular forces is the solubility parameter.

It has been empirically known that similar things dissolve easily together. This means that substances with similar solubility parameter values dissolve easily together. In the case of adhesion, the closer the solubility parameter values of the adhesive and adherend are, the better the affinity. In general, they are said to be compatible with each other. The above is called the adsorption theory, and is the mainstream theory of adhesion. In addition to this, there is the diffusion theory, which claims that the main cause of adhesion is the entanglement of molecules. However, actual adhesion is more complicated, and there is also a theory that both bonds due to intermolecular forces and bonds due to entanglement/anchor effects occur.

(4) Completion of the adhesive layer by hardening means that even if liquid adhesive is applied to the adherend, it will not develop adhesive strength if it remains liquid. It means that the liquid needs to solidify and become a substance with strength, in this case a polymer compound.

[Hiroshi Kakiuchi]

Bond strength

Strong adhesion means that there is no cohesive or interfacial failure. The liquid adhesive or the one liquefied by heating solidifies by evaporating or absorbing the solvent, or by chemical reaction, grows into a polymeric compound and solidifies. To check how well the polymeric film of the adhesive layer formed in this way adheres to the solid surface of the adherend, the adhesive is pulled and cut from both sides after the adhesion is completed, and the tensile breaking strength is measured. Defects such as air bubbles and cracks often occur in the adhesive layer, but since such defects are more likely to occur the thicker the film, it is more effective to make the adhesive layer as thin as possible. The tensile breaking strength of adhesion can be divided into (1) cohesive failure, which is the failure of the adhesive itself, (2) interfacial failure, which is the failure between the adhesive and the adherend, and (3) material failure, which is the breakage of the adherend.

(1) is the strength of the polymer compound that forms the adhesive layer itself, and (2) is related to the intermolecular forces or solubility parameter values mentioned above. In the case of (3), the adhesion is perfect. It is often in the case of (2) that the bonded objects peel off.

[Hiroshi Kakiuchi]

Types of bonding methods and adhesive classifications

When using adhesives, it is important to choose an adhesive that is suitable for the objects to be bonded (adherends) and to choose a method for bonding. Instead of adhesives such as glue and starch paste, which evaporate the water (solvent) from the aqueous solution, there are now adhesives that use plastic dissolved in an organic solvent as a solvent, or emulsions that use water as a solvent, which are called solvent evaporation adhesives. In emulsion adhesives, resin particles are suspended in water in the form of an emulsion. When dried, these fine particles coagulate to form a continuous film. After drying, they are highly water-resistant and flexible (the ability to withstand bending). Adhesives that use water or organic solvents are advantageous for adjusting viscosity and storage, but they will not dry and solidify unless there is a surface that can absorb the solvent or there is room for evaporation, and the solvent vapor is often harmful to health.

Pressure-sensitive adhesives adhere by being pressed against something. They are convenient to use because they can be bonded simply by pressing, like bandages or adhesive tape. Adhesive tape has low adhesive strength, so the adhesive surface area is made larger to compensate for this. Some are applied to the inside of slide frames that mount color film, and to some envelopes. This type of adhesive includes natural rubber, synthetic rubber, partially hydrolyzed polyvinyl acetate, and polyvinyl ether.

Heat-sensitive adhesives bond quickly when heated, and have a relatively strong adhesive strength. A common example is putting fresh food in a bag made of polyethylene or polyvinyl chloride film and heat welding it. Alternatively, if a solution of polyvinyl chloride or polyvinyl acetate is applied to cellophane, paper, aluminum foil, etc. beforehand and dried, and pressure is applied while heat is applied to the parts to be bonded, the resin will soften with the heat and bond.

Heat-sensitive adhesives are not only used in high-speed automated packaging, but are also used in large quantities as hot-melt adhesives for paper cups, cosmetic cartons, magazine binding, etc., taking advantage of the property that the resin softens when heated and hardens immediately when cooled. Heat-sensitive adhesives use thermoplastic resins with softening points of around 70 to 110°C, so when heat is applied to the bonded area, they soften again and their adhesive strength decreases. Adhesives that belong to this type of heat-sensitive adhesive include polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, chlorinated rubber, polyethylene, and natural resins.

Chemical reaction adhesives are applied in liquid form and bonded by polymerizing or becoming three-dimensional through a chemical reaction; catalysts may also be added. This type of adhesive is used as a structural adhesive for bonding difficult materials, such as metal to metal, that require particularly strong adhesive strength, heat resistance, water resistance, and oil resistance. There are also solvent evaporation adhesives, such as urea resin and melamine resin wood adhesives, which harden through a chemical reaction as volatile components evaporate or are absorbed into the wood pieces. As the solvent evaporates, a chemical reaction occurs and the adhesive turns into resin. Those without volatile components are solvent-free adhesives that demonstrate great adhesive strength.

[Hiroshi Kakiuchi]

Expanding the range of adhesive applications

The amount of use has decreased in the two major areas of industrial adhesives, plywood (mainly urea-based), which has the longest history, and other woodworking (mainly vinyl acetate emulsion-based), while the share of construction (mainly synthetic rubber-based and vinyl acetate emulsion-based) and paper and packaging materials (vinyl acetate emulsion-based, hot melt adhesives, EVA emulsion-based, polyurethane-based, etc.), which rank third and fourth, respectively, is increasing. Growth in construction use in particular has been remarkable, and the gap with woodworking use has been narrowing.

The transportation sector is mainly for automobiles, where it has been used in large quantities for attaching insulation materials inside cars (mainly synthetic rubber-based). It has now surpassed textile use (mainly vinyl acetate acrylic copolymer emulsions). Adhesives for shoes and footwear (mainly synthetic rubber-based for Hep sandals) once surged but have now stabilized.

Attention is being paid to recent new adhesives and their applications. For example, epoxy resin is a general-purpose adhesive for industrial and domestic use. There are two types: two-part, mainly room temperature curing types, in which the main epoxy resin is mixed with a hardener, and heat curing types, in which the hardener is mixed with the epoxy resin beforehand. Care must be taken with the mixing ratio of the hardener, as it affects the physical properties of the cured product.

One type of functional adhesive is a conductive adhesive. It is an adhesive that contains a conductive substance. Epoxy resin with a high loading of silver powder is common and reliable. Anaerobic adhesives are unique. They do not harden in the presence of air (oxygen), but harden through radical polymerization when air is blocked by a narrow gap between metals, such as when fastening with screws. There is also an example of an adhesive in which a cyanoacrylate monomer instantly undergoes anionic polymerization on the surface of the adherend using a small amount of moisture as an initiator, hardening and completing the bond.

The future of adhesives is expected to include the development of adhesives whose adhesive strength can be controlled. For example, adhesives that are only adhesive during the assembly process and then fully bond using heat, light irradiation, or ultrasound once the parts are positioned in the optimal position could be developed. Heat-resistant adhesives that can withstand the high temperatures around automobile engines and electronic devices could also be developed.

[Hiroshi Kakiuchi]

"Adhesion Revolution - How to Make 100% Use of Adhesives" by Shibasaki Ichiro (1982, Kodansha)" ▽ "Easy-to-understand Basic Theory of Adhesion" by Imoto Minoru (1985, Polymer Publishing Society)" ▽ "Adhesives Data Book" edited by the Japan Society of Adhesion (1990, Nikkan Kogyo Shimbun)" ▽ "High-Pressure Adhesives (Pressure-Hunger Agents) - Their Functions and Mechanisms" by Toyama Mitsuo (1992, Polymer Publishing Society)" ▽ "Encyclopedia of Adhesion" supervised by Mizumachi Hiroshi et al. (1993, Asakura Publishing)" ▽ "Interesting Technology of Adhesion" by Motoyama Takuhiko (1996, Nikkan Kogyo Shimbun)" ▽ "Adhesion and Materials" edited by the Japan Society of Materials Science (1996, Shokabo)" ▽ "Practical Knowledge of Adhesives" by Okitsu Toshinao (1996, Toyo Keizai Inc.) "The Story of Adhesion" by Nagata Koji (1997, Japan Standards Association)" ▽ "The Science of Adhesion - From the Mechanism of Adhesion to New Adhesives" by Takemoto Kiichi and Mito Motosato (1997, Kodansha)" ▽ "The Story of Adhesion Technology" edited by Miyairi Hiroo (1997, Nihon Jitsugyo Publishing)" ▽ "The Chemistry and Applications of Adhesion and Cohesion" edited by the Chemical Society of Japan and written by Nakamae Katsuhiko et al. (1998, Dainippon Tosho)" ▽ "The Electronics Adhesive Materials Market - Adhesives, Adhesive Tapes, Sealing Materials, SMT, Solder" edited and published by CMC (1998)" ▽ "An Introduction to Adhesives and Adhesive Technology" by Alfons V. Potius, translated by Mizumachi Hiroshi et al. (1999, Nikkan Kogyo Shimbun)" ▽ "Development Technology of Water-Soluble Polymers" edited and published by CMC (1999) ▽ "Fundamentals and Applications of Functional Emulsions" edited by Takuhiko Motoyama (2000, CMC)" ▽ "Adhesion Handbook" edited by the Japan Society of Adhesion (2001, Nikkan Kogyo Shimbun) " ▽ "Adhesion and Joining Technology for Ceramics" edited by Ryozo Hayami (2002, CMC)" ▽ "Adhesives and Adhesion Technology for the New Century" edited by Koji Nagata (2002, CMC)" ▽ "The Easy to Understand Book on Adhesion" by Motosato Mito (2003, Nikkan Kogyo Shimbun)" ▽ "JIS Handbook on Adhesion" 2003 edition (2003) edited and published by the Japanese Standards Association" ▽ "The Science of Adhesion" by Minoru Imoto and Qingyun Huang (Iwanami Shinsho)

Anchoring effect of adhesives
The adhesive flows into the irregularities and cracks on the surface of the object and hardens. ©Shogakukan ">

Anchoring effect of adhesives

Interfacial affinity (contact angle and wetting)
©Shogakukan ">

Interfacial affinity (contact angle and wetting)

Bonding between adherend and adhesive (adsorption theory and diffusion theory)
©Shogakukan ">

Bonding between adherend and adhesive (adsorption theory and diffusion theory)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

同種あるいは多くの異種の固体を貼(は)り合わせるために用いられる材料。物体どうしをくっつけるためには、古くから、紐(ひも)や縄により結ぶ、ほぞを切ってはめ込む、釘(くぎ)を打つ、糊(のり)で貼り付けるなどの手段がとられていた。このうち糊による貼り付けが接着剤による接着の始まりである。接着ということばが日本に現れるのは、宇田川榕菴(ようあん)訳による『厚生新編(こうせいしんぺん)』が初出である。

［垣内　弘］

沿革

中国では紀元前4000年、エジプトでは前3000年ごろから接着が行われていたようである。このとき使われた接着剤は、にかわ（膠）、牛乳の凝固物などである。中国では漆も用いられたと考えられている。

　日本では、漆で接着された弓が古墳から発見されている。白鳳(はくほう)・天平(てんぴょう)（7～8世紀）時代には、織物の仕上げに麩(ふ)の糊が使われている。米糊のことが文献に現れるのはそれより遅れ、平安中期の『延喜式』が初出である。このほかにも松脂(まつやに)、漆食(しっくい)などが使われていたが、江戸時代中期になりデンプン糊が普及している。しかし、固体と固体を貼り合わせるという本来の接着の近代工業化は、木材接着工業で始まったもので、日本では1907年（明治40）に最初の合板工場ができた。このときの接着剤はタンパク質系であろう。

　接着剤の製造が化学工業として成立するのは、フェノール樹脂やユリア樹脂（尿素樹脂）などの合成高分子工業が進展してからであり、とくに第二次世界大戦後にビニル系、合成ゴム系、ウレタン系、エポキシ系、シアノアクリレート系などの合成化合物が強力な接着剤として登場してきた。

［垣内　弘］

接着のプロセス

接着とは「同種あるいは異種の物体の接触面に、接着剤が介在して結合する現象」である。二つの物体の間に接着剤を塗り付けて接着させていくときには複雑なプロセスを経過する。そして十全な接着が完成するためにいくつかの条件がある。概説すると次のようなことが要点としてあげられる。

(1)接着される物体（被着体）の表面状態がどのようになっているか。

(2)塗布する接着剤は、被着体表面の全面的な接触を可能とするために液体になっている必要があり、その液体の粘性の大小。

(3)被着体の表面の材質と接着剤分子との間の化学的な親和力の有無。

(4)接着層の硬化による完成。これには物理的なものと化学反応のものとが入り混じっている。

　(1)の問題は、接着剤を物体の表面に塗布するときの表面は、平滑にみえても、細かに観察してみると凹凸や割れ目があり、その表面に塗布された液体が流れ込んで固まり、錨(いかり)をひっかけたような形で接合する場合が考えられる。この効果を投錨(とうびょう)効果という。

　固体表面とくに金属表面は、金属の内部と性質が異なっている。固体金属では、いくつかの価電子を失った金属陽イオンが結晶格子をつくって配列をつくり、その陽イオンに対応する電子が自由電子となって金属中を自由に動いている。そのために金属は導電性をもち、電圧をかければ電気が流れる。したがって金属の内部構造は比較的方向性がなく電子の偏りがないが、金属表面の原子は周囲の電子の半分が取り除かれているためにエネルギーの高い状態（化学反応がおこりやすい状態）になっていて、そのために空気中の酸素と結合して酸化皮膜をつくりあげている。金属の表面はつねに酸化皮膜に覆われ、それに水分やガスなどを吸着している。また油類による汚染もあるから、接着の前処理として、表面調整をしておく必要がある。サンドペーパーや研摩布による機械的研摩、トリクロロエチレンやアセトンなどの溶剤による洗浄が一般的な表面調整法である。

　(2)の粘性は、ある2枚の板の間に液体を挟み込み、強く押し付けていちおう接着させるときは粘性の低い液体が容易である。これを引き離すときは粘性が高いと困難となる。この点からのみ考えると、接着に際して押し付けるときは低粘度の液体であり、接着したあとでの化学反応や、溶剤の蒸発または吸収による濃厚化などで粘度が上昇するような物質が接着剤として有利である。この見方は力学的なものであり、実際の接着には界面での親和性が大きな役割を果たしている。

　(3)の界面の親和性は、液体の形の接着剤が被着体の表面をぬらすということである。接着する際には、十分にぬれている必要がある。この界面でのぬれは接着剤Lと被着体Cという両者の間の表面張力の差異に関係してくる。すなわち、接着剤の表面張力をガンマ・エルγ_Lとし、被着体のそれをγ_Cとすれば、γ_C≧γ_Lの関係があれば被着体は接着剤でぬれることになり、接着剤の表面張力が小さいほどよくぬれる。

　金属表面はエポキシ樹脂やポリ塩化ビニルよりも水のほうがぬれやすい。この事実は、エポキシ樹脂で接着した金属板を長時間水中に浸漬(しんし)しておくと、接着界面に水分子が侵入してやがて接着がはがれてくることでもわかる。なんらかの方法で水が接着界面に侵入しないようにしておけばもちろん別である。

　被着体の表面が十分にぬれると、次に被着体の分子と接着剤の分子が結合して接着するのであるから、接着剤の化学構造は、もちろん接着強さに大きく関係する。接着剤と被着体との結合には、共有結合、イオン結合、水素結合、双極子どうしの力、分散力などが働くと考えられる。しかし、接着剤の場合、実際には共有結合やイオン結合による化学結合はほとんどなく、したがって現実の接着には双極子どうしの力などいわゆる分子間力が重要な要素となる。この分子間力をいいかえて実用的に使われている用語に溶解パラメーターsolubility parameterがある。

　似たものどうしが溶け合いやすいということは経験的に知られていた。これは、溶解パラメーター値の類似した物質どうしが溶け合いやすいことを意味する。接着の場合では接着剤と被着体のそれぞれの溶解パラメーターの値が似てくるほど親和性がよくなる。一般的には互いになじみやすいという。以上述べたのは、吸着説とよばれ、接着理論の主流となっている考えであるが、このほかに、分子の絡み合いが接着のおもな原因であるとする拡散説がある。しかし、実際の接着はもっと複雑であり、分子間力による結合と、絡み合いによる結合・投錨効果とがともにおこっているという説もある。

　(4)の接着層の硬化による完成というのは、液体の接着剤を被着体に塗布しても、液体がそのままの状態であれば接着強度は出てこない。液体が固化して強度をもった物質、この場合は高分子化合物になる必要があるということを意味する。

［垣内　弘］

接着の強度

強力に接着しているということは、凝集破壊あるいは界面破壊をおこさないということである。接着剤として施された液体または加熱によって液化したものは、溶媒の蒸発または吸収によって固化したり、あるいは化学反応によって高分子化合物に成長して固化する。このようにしてできあがった接着剤の層の高分子皮膜が、被着体の固体表面とどの程度固着しているかということを調べるには、接着を完成してから両方から引張り切断し、その引張り切断強度を測定したりする。接着層に気泡や割れ目などの欠陥部ができる場合が多いが、このような欠陥は膜の厚さが厚いほど生じやすいので、できるだけ接着剤層は薄いほうが有効である。接着の引張り切断強度は、(1)接着剤自身が破壊する凝集破壊、(2)接着剤と被着体との間が破壊する界面破壊、(3)被着体が切断する材料破壊、とに分かれる。

　(1)は接着層を形成している高分子化合物自体のじょうぶさであり、(2)は先に述べた分子間力ないし溶解パラメーターの値に関係してくる。(3)の場合は接着は完全である。接着したものがはがれるのは(2)の場合が多い。

［垣内　弘］

接着方法の種類と接着剤の分類

接着剤を用いる接着の方法は、接着される物体（被着体）に適した接着剤を選択し、どのような方法で接着するかということがたいせつである。にかわ、デンプン糊のように、その水溶液の水（溶媒）が蒸発するもの（溶媒蒸発型接着剤）にかわって、現在ではプラスチックを溶剤として有機溶媒に溶かしたもの、また水を溶媒にしてエマルジョン（乳濁液）の形にしたものが出現していて、これは溶剤蒸発型接着剤とよばれる。エマルジョン型は、樹脂の粒子が水中でエマルジョンの形で浮遊懸濁している。乾燥するとこの微粒子が凝集して連続的な皮膜をつくる。乾燥後は耐水性も大きく可撓(かとう)性（たわみに耐える性質）にも富んでいる。水や有機溶媒を使ったものは粘度の調整や保存にも有利であるが、その溶剤を吸収する面または蒸発させる余裕のある場合でないと、乾燥固化しないし、また溶剤蒸気が健康に有害な場合も多い。

　感圧型接着剤は、押し付けることにより接着するものである。絆創膏(ばんそうこう)や粘着テープのように押し付けるだけで接着が完成すれば使い勝手がよい。粘着テープは接着力が低いので、接着面積を広くして接着力をカバーしている。カラーフィルムをマウントするスライドフレームの内側に塗布したものや、一部の封筒に塗布されたようなものがある。この系統に属するものには天然ゴム、合成ゴム、ポリ酢酸ビニルを部分的に加水分解したもの、ポリビニルエーテルなどがある。

　感熱型接着剤は、加熱によってすばやく接着が完成する。しかも接着力も比較的大きい。身近に見られる例としてポリエチレンやポリ塩化ビニルフィルムでつくった袋に生鮮食料品等を入れて熱溶着することが広く行われている。またポリ塩化ビニルやポリ酢酸ビニルの溶液を、あらかじめセロファン、紙、アルミ箔(はく)などに塗布乾燥しておいて、接着すべき部分に熱を加えながら圧力を加えれば、樹脂が熱で軟化し接着が完成する。

　この感熱型接着剤は高速度の自動包装などに用いられるだけでなく、加熱時には樹脂が軟化し冷却すればただちに固化する性質を利用して、紙コップ、化粧品のボール箱、雑誌の製本などホットメルトhot-melt接着剤として多量に使用されている。感熱型接着剤は軟化点が70ないし110℃ぐらいの熱可塑性樹脂を用いるために、接着部分に熱が加わればふたたび軟化して接着力が低下する。この感熱型接着剤に属する接着剤はポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、塩化ゴム、ポリエチレンや天然樹脂などである。

　化学反応型接着剤は、液状の接着剤を塗布し、化学反応によって重合または三次元化させることによって接着するもので、触媒などを加えることもある。金属どうしの接着など、接着しにくくかつとくに強い接着力、耐熱性、耐水性、耐油性などが要求される構造用接着剤としてこの型のものが使われる。木材接着剤のユリア樹脂やメラミン樹脂のように、揮発性成分を蒸発ないし木片に吸収させながら化学反応で硬化していくものには溶剤蒸発型のものもある。溶剤の蒸発と並行して化学反応によって樹脂化していく。揮発性成分のないものは無溶剤型接着剤として大きな接着力を発揮する。

［垣内　弘］

接着剤の応用面での広がり

工業用接着剤としてもっとも歴史の古い合板用（主としてユリア系）と、その他の木工用（主として酢酸ビニルエマルジョン系）の二大分野での使用量が減少し、需要の第3位と第4位を占める建築用（主として合成ゴム系と酢酸ビニルエマルジョン系）、紙と包装材料用（酢酸ビニルエマルジョン系、ホットメルト接着剤、EVAエマルジョン系、ポリウレタン系など）でのシェアが増加している。とくに建築用の伸びは目覚ましく、木工用との差は縮まってきた。

　輸送部門は主として自動車用で、車内の断熱材の貼り付け用（主として合成ゴム系）に大量に使われてきた。現在では繊維用（主として酢酸ビニルアクリル共重合系エマルジョン）を追い越している。靴・履き物用としての接着剤（ヘップサンダル用の主として合成ゴム系）は、一時は急上昇したが現在は落ち着いている。

　注目されるのは最近の新しい接着剤とその用途である。たとえば、産業用から家庭用までの汎用接着剤としてエポキシ樹脂がある。主材のエポキシ樹脂と硬化剤とを混合して使用する二液性の主として常温硬化型と、エポキシ樹脂にあらかじめ硬化剤とを混合しておく、加熱硬化型とがある。この硬化剤の混合比は硬化物の物性に影響するので注意を要する。

　機能性接着剤として電導性接着剤がある。接着剤に導電性物質を配合したものである。エポキシ樹脂に銀粉を高充填(じゅうてん)したものが一般的でかつ信頼性がある。特異なものとして嫌気性接着剤がある。空気（酸素）の存在下では硬化せず、たとえばネジ止めのように金属間細隙で空気が遮断されるとラジカル重合して硬化する接着剤である。またシアノアクリレートモノマーが被着材表面で微量の水分を開始材として瞬間的にアニオン重合をおこして硬化して接着を完成するという接着剤の例もある。

　接着剤の将来像として、接着力の発現をコントロールできる接着剤の開発が期待されている。たとえば、部品の組立て作業中は粘着程度であり、部品が最適の位置に設定できたら、加熱、光照射または超音波などで接着を完成させる粘着接着剤の開発、また自動車エンジンや電子機器周辺の高温に耐える耐熱性接着剤の開発などである。

［垣内　弘］

『柴崎一郎著『接着革命――接着剤100パーセント活用法』（1982・講談社）』▽『井本稔著『わかり易い接着の基礎理論』（1985・高分子刊行会）』▽『日本接着学会編『接着剤データブック』（1990・日刊工業新聞社）』▽『遠山三夫著『高圧接着剤（粘着剤）――その機能と仕組み』（1992・高分子刊行会）』▽『水町浩ほか監訳『接着大百科』（1993・朝倉書店）』▽『本山卓彦著『接着おもしろテクノロジー』（1996・日刊工業新聞社）』▽『日本材料科学会編著『接着と材料』（1996・裳華房）』▽『沖津俊直著『接着剤の実際知識』（1996・東洋経済新報社）』▽『永田宏二著『接着のおはなし』（1997・日本規格協会）』▽『竹本喜一・三刀基郷著『接着の科学――くっつく仕組みから新しい接着剤まで』（1997・講談社）』▽『宮入裕夫監修『接着技術のはなし』（1997・日本実業出版社）』▽『日本化学会編、中前勝彦ほか著『接着・粘着の化学と応用』（1998・大日本図書）』▽『シーエムシー編・刊『エレクトロニクス接着材料市場――接着剤、粘着テープ、封止材、SMT、はんだ』（1998）』▽『アルフォンス・V・ポシャス著、水町浩ほか訳『接着剤と接着技術入門』（1999・日刊工業新聞社）』▽『シーエムシー編・刊『水溶性高分子の開発技術』（1999）』▽『本山卓彦監修『機能性エマルジョンの基礎と応用』（2000・シーエムシー）』▽『日本接着学会編『接着ハンドブック』（2001・日刊工業新聞社）』▽『速見諒三監修『セラミックスの接着と接合技術』（2002・シーエムシー）』▽『永田宏二監修『新世紀の接着剤と接着技術』（2002・シーエムシー）』▽『三刀基郷著『トコトンやさしい接着の本』（2003・日刊工業新聞社）』▽『日本規格協会編・刊『JISハンドブック　接着』2003年版（2003）』▽『井本稔・黄慶雲著『接着の科学』（岩波新書）』